资源简介

7-6 电容
一、教学目标
理解电容器的电容的概念、公式、单位及意义。
理解平行板电容器的结构、电容及储存的电能。
了解常用电容器外形、种类、符号及应用。
二、教学重点难点
重点：电容器的电容的概念、公式、单位及意义。
难点：平行板电容器的结构、电容及储存的电能。
三、教学器材
各个类型的电容器、计算机、投影仪、数字展示仪。
四、教学建议
教法建议
讲授法、讨论法、实物展示法、演示实验法。
教学设计方案
（一）引入新课
荧光灯管有时会两头亮中间不亮，如不及时修理，灯管很容易损坏。这是因为启辉器里的旁路电容器被击穿短路造成的。本节要学习有关电容器的初步知识和简单应用。
（二）引出课程内容
1．电容器
（1）结构：两个彼此绝缘而又靠得很近的导体就组成一个电容器，这两个导体称为电容器的两个极。
（2）电容器的充电、放电
充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷，这个过程称为充电。
充电时，极板上电荷量Q增加，板间电压U增大，板间电场强度E增强，电能转化为电场能。
放电：把充电后的电容器的两个极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电了，这个过程称为放电。
放电时，电荷量Q减少，板间电压U减小，板间场强E减弱，电场能转化为电能。
2．电容
给电容器充电时，电容器的两极之间就产生一定的电势差。实验证明：对同一个电容器来说，它的电荷量越多，两极的电势差越大，电荷量和电势差成正比关系，两者的比值Q/U是一个恒量。对不同的电容器，这个比值是不同的。可见，这个比值反映着电容器本身的一个重要性质。
（1）定义：电容器所带电荷量Q与两板间的电势差U之比，称为电容器的电容。
（2）公式：
（3）单位：法拉（F）、微法（ F）和皮法（pF）
1 F=106 F=1012 pF
（4）电容的物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（极板导体大小、形状、相对位置及其之间的电介质等）决定的，与电容器是不是带电无关。
3．平行板电容器
（1）结构：两块靠近而且平行放置的金属板就组成一个最简单的电容器，称为平行板电容器。如图1所示。
（2）公式：
平行板电容器的电容跟哪些因素有关？
由实验和理论推导可以得出：平行板电容器电容跟极板的相
对面积S成正比，跟板间介质的介电常数有关，跟板间距离d
成反比。
平行板电容器的计算公式：
图1 平行板电容器
式中，S用m2作单位，d用m作单位，k是静电力恒量，算出的C用F作单位。
（3）电容器储存的电能
电容器充电，就把转移电荷获得的电场能储藏于电容器的静电场中。这些能量可表示为
对于平行板电容器，其电容，它带电Q后，极板间产生匀强电场，。把、代入，得
式中，，是真空中的介电常数；Sd = V，是平行板电容器中电场的体积。因此，平行板电容器中储存的电场能量为
4．应用举例
例题1 一只标有5×102 pF的电容器，在电势差为36 V的电源上充电后，电容器的电荷量是多少
解 已知C=5×102 pF=5×10-10 pF，U =36 V，则
Q =CU =（5×10-10×36）C=1.8×10C
例题2 平行板电容器极板面积为2×10m,两板间夹一层厚2×10mm，εr=5的电介质，该电容器的电容为多少微法？
解 已知S = 2×10m，d = 2×10mm = 2×10m，εr=5,则
=4.4×10-2 F
5．常用电容器分类及应用
（1）分类：电容器种类繁多, 其外形及符号如图2所示。其分类按电介质可分为纸介、云母、陶瓷、电解电容等；按可变程度可分为固定、半可变、可变电容器。
图2 几种常见的电容器外形及符号
（2）应用：电容器是一种在很多技术工作中不可缺少的电器元件，例如在雷达、导弹控制、传感器等尖端技术中，在电冰箱、电视机、微波炉等家用电器中，在电子计算机、照相闪光灯、卡拉OK伴唱机中，都用了不少电容器；电容器在工业上也有广泛应用，如用电容器实现继电保护和对时间的自动控制。
（三）小结
1.电容器的结构及作用。
2.电容的定义、公式、单位、意义。
3.电容的分类、应用、能量计算。
（四）作业布置
1.p23 1、2、3 题 2.《技术物理练习册》（第3版）相关习题
（五）教学说明
1．为加强教学的直观性，增强对电容器的认识，可通过给学生展示电容器的实物，将废旧的纸介电容器拆开让学生观察，认识电容器的组成。对电容器的充、放电可以使用演示实验，并借助水容器做比喻，这样易于学生认识电容器有容纳电荷的特性。
2．可用实验验证平行板电容器的电容与哪些因素有关，其实验设计思想是C =Q/U ，让平行板电容器带上一定电荷量Q，改变电容器本身的一些条件，观察电势差U的变化，C ∝S/d ，强调C与Q、U无关，由电容器本身决定。

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